專利名稱：立體影像顯示裝置和立體影像顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體影像顯示裝置和立體影像顯示方法。
背景技術(shù)：
作為能進行運動圖像顯示的立體視圖像顯示裝置，即所謂三維顯 示器，已公知有許多種方式。尤其是對平板型且無需專用眼鏡等的方 式的渴望近年來日益高漲。在這種類型的立體動畫顯示裝置中，利用 全息攝影原理的方式難以實現(xiàn)全彩色動畫，但通過使用在直視型或投 射型液晶顯示裝置或等子體顯示裝置等將像素位置固定的顯示屏(顯 示裝置)的前方(跟前)設(shè)置控制來自顯示屏的光線使其朝向觀察者 的光線控制元件的方式，可以比較容易地實現(xiàn)。
光線控制元件， 一般也稱為視差屏(parallax barrier),把光線 控制成即使在光線控制元件上的同一位置也因角度不同而看到不同的 圖像。具體地說，在僅有左右視差(水平視差)時，使用狹縫或雙凸 透鏡片(圓柱狀透鏡陣列)，而在還包含上下視差(垂直視差)時， 使用針眼陣列或透鏡陣列。使用視差屏的方式還進一步分類成雙眼式、 多眼式、超多眼式(多眼式的超多眼條件)、集成攝像(Integral Photography,以下也稱為IP)。它們的基本原理與大約100多年前 發(fā)明的立體攝影中使用的原理實質(zhì)上相同。
在IP方式中，特征在于視點位置的自由度高，能夠容易地看到 立體像。在只有水平視差而沒有垂直視差的一維IP方式中，象非專利 文獻l中記栽的那樣，實現(xiàn)分辨率高的顯示裝置也比較容易。相對于 此，在雙眼方式和多眼方式中，能看到立體像的視點位置的范圍即視 野窄，有不容易觀看的問題，但作為立體圖像顯示裝置的構(gòu)成最簡單， 且能簡單地制作顯示圖像。在這樣的使用了雙凸透鏡片的具有多視差的IP方式或多眼方式 的直視型棵眼立體顯示裝置中，顯示與各透鏡對應(yīng)的要素圖像的顯示 部(要素圖像顯示部)的分辨率，在同一條件下，與立體影像的分辨
率、飛出深入范圍、視野角這三個參數(shù)成相互制約(trade-off)關(guān)系。 這三個基本性能的積可被稱為立體顯示的綜合性能。作為使立體顯示 的綜合性能倍增的手段，已知有時分多路復(fù)用技術(shù)，已知有分類成分 辨率多路復(fù)用型、飛出深入多路復(fù)用型、視野角多路復(fù)用型這三種的 各種方法和構(gòu)成。但是，針對飛出深入多路復(fù)用型，已知有能適用于 平板型的簡單構(gòu)成，提出了用來提高立體顯示的綜合性能的各種技術(shù)。
例如，在專利文獻1中公開了利用偏振選擇性雙焦透鏡的DFD 屏單片化的技術(shù)。而在專利文獻2中公開了通過機械地改變透鏡像素 間距離來改變飛出深入范圍的方法。另外，在專利文獻3、 4、 5中公 開了利用由折射率各向異性材料構(gòu)成的透鏡、根據(jù)偏振方向?qū)ν哥R效 應(yīng)的有無進行切換的技術(shù)。
<非專利文獻1>SID04 Digest 1438 (2004)
<專利文獻1>日本特開2005-129983號公報
<專利文獻2>日本特開2005-340957號公報
<專利文獻3> WO 2003/015424
<專利文獻4>日本特開2004-258631號〃>才艮
<專利文獻5>日本特開2006-276466號公報

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)
但是，在專利文獻l記載的技術(shù)中，無法得到能滿足多視差的立 體顯示的性能，不能提高立體顯示的綜合性能。另外，專利文獻2記 載的技術(shù)中，由于機械地改變透鏡像素間距離，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在時 分多路復(fù)用中不能得到足夠的切換速度。另外，專利文獻3、 4、 5記 載的技術(shù)中，由于不是兩個凸透鏡面獨立地發(fā)揮作用，而僅限于作為 一個透鏡的功能，所以與上述同樣地不能提高立體顯示的綜合性能。本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供能用簡單的 構(gòu)成提高立體影像的綜合性能的立體影像顯示裝置和立體影像顯示方 法。
(用來解決問題的手段) 為了解決上述問題，實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的立體影像顯示裝置
的特征在于包括具有矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯 示部；與上述要素圖像顯示部對置地配置、根據(jù)電壓施加切換自己的 偏振方向的偏振切換單元(cell);具有折射率各向異性的媒質(zhì)的透鏡 陣列層疊部，該折射率各向異性的媒質(zhì)與基材一起構(gòu)成主平面不同的 兩個透鏡陣列，根據(jù)由上述偏振切換單元切換的偏振方向使某一個透 鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效；與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示 定時同步而控制對上述偏振切換單元的電壓施加，在每個上述顯示定 時切換有效的透鏡陣列的同步驅(qū)動單元；以及與上述顯示定時同步， 通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè) 的上述圖像的顯示控制單元，且上述兩個透鏡陣列的焦點面在上述像 素面附近的相互不同的位置。
另外，本發(fā)明的立體影像顯示裝置的特征在于包括具有矩陣狀 地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像顯示部 對置地配置、與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列、根據(jù)電壓 施加切換自己的折射率的至少兩層第一媒質(zhì)；在上述兩層媒質(zhì)之間設(shè) 置的具有各向同性的第二媒質(zhì)；與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像 的顯示定時同步而控制對上述第一^(某質(zhì)的電壓施加，在每個上述顯示 定時切換有效的第一媒質(zhì)的同步驅(qū)動單元；以及與上述顯示定時同步， 通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè) 的上述圖像的顯示控制單元，且上述兩層第一媒質(zhì)的焦點面在上述像 素面附近的相互不同的位置。
另外，本發(fā)明的立體影像顯示方法的特征在于，是在立體影像顯 示裝置中進行的立體影像顯示方法，該立體影像顯示裝置包括具有 矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像顯示部對置地配置、根據(jù)電壓施加切換自己的偏振方向的偏振切換單
元；以及具有折射率各向異性的媒質(zhì)的透鏡陣列層疊部，該折射率各 向異性的媒質(zhì)與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列，根據(jù)由上 述偏振切換單元切換的偏振方向使某一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效， 且上述兩個透鏡陣列的焦點面在上述像素面附近的相互不同的位置， 該立體影像顯示方法包括以下工序同步驅(qū)動單元與上述要素圖像顯 示部上顯示的圖像的顯示定時同步而控制對上述偏振切換單元的電壓 施加，在每個上述顯示定時切換有效的透鏡陣列的同步驅(qū)動工序；以 及顯示控制單元與上述顯示定時同步，通過時分多路復(fù)用在上述要素 圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像的顯示控制工序。
另外，本發(fā)明的立體影像顯示方法的特征在于，是在立體影像顯 示裝置中進行的立體影像顯示方法，該立體影像顯示裝置包括具有 矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像 顯示部對置地配置、與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列、根 據(jù)電壓施加切換自己的折射率的至少兩層第一媒質(zhì)；在上述兩層媒質(zhì) 之間設(shè)置的具有各向同性的笫二媒質(zhì)，且上述兩個透鏡陣列的焦點面 在上述像素面附近的相互不同的位置，該立體影像顯示方法包括以下 工序同步驅(qū)動單元與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時 同步而控制對上述第一媒質(zhì)的電壓施加，在每個上述顯示定時切換有 效的透鏡陣列的同步驅(qū)動工序；以及顯示控制單元與上述顯示定時同 步，通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入 側(cè)的上述圖像的顯示控制工序。 (發(fā)明的效果)
根據(jù)本發(fā)明，通過用折射率各向異性的媒質(zhì)實現(xiàn)焦點面不同的兩 個透鏡陣列，利用與該透鏡陣列的切換定時同步的時分多路復(fù)用在要 素圖像顯示部上交替地顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的圖像，能夠增加飛出方向 和深入方向的顯示范圍，由此能夠用簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合 性能。


圖l是示意性地示出立體影像顯示裝置的圖。
圖2是示意性地示出實施方式1中的顯示單元的剖面的圖。
圖3是圖2所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。
圖4是示意性地示出透鏡陣列層疊部的一種方式的立體圖。
圖5是示意性地示出顯示單元的一部分結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖6是示意性地示出基于圖5所示的顯示單元的垂直面內(nèi)和水平
面內(nèi)的光線軌跡的展開圖。
圖7是示意性地示出顯示單元中的立體影像的飛出/深入方向的
顯示范圍的圖。
圖8是示出在偏振切換單元上施加的電壓波形與立體顯示用圖像 的顯示定時的關(guān)系的圖。
圖9是示意性地示出實施方式1的變形例中的顯示單元的剖面的圖。
圖10是示意性地示出實施方式1的另一變形例中的顯示單元的 剖面的圖。
圖11是圖IO所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。
圖12是示意性地示出實施方式2中的顯示單元的剖面的圖。
圖13是圖12所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。
圖14是示意性地示出實施方式2的變形例中的顯示單元的剖面的圖。
圖15是圖14所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。 圖16是示出實施方式2的另一變形例中的透鏡陣列層疊部的構(gòu) 成的圖。
圖17是示出實施方式3中的顯示單元的剖面的圖。 圖18是圖17所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。 圖19是示意性地示出實施方式3的變形例中的透鏡陣列層疊部 的構(gòu)成的圖。
圖20是示意性地示出實施方式4中的顯示單元的剖面的圖。圖21是圖20所示的透鏡陣列層疊部的部分放大圖。
圖22是示意性地示出實施方式5中的顯示單元的剖面的圖。
圖23是圖22所示的透鏡陣列單元的部分放大圖。
圖24是示意性地示出實施方式5的變形例中的顯示單元的剖面的圖。
(附圖標(biāo)記說明)
100、立體影像顯示裝置；10、要素圖像顯示部；111、玻璃基片； 112、玻璃基片；113、像素面；1131、子像素；1132、有效像素；114、 偏振片；115、偏振片；20、透鏡陣列單元；210、偏振切換單元；220、 透鏡陣列層疊部；221、基片；222、基片；223、媒質(zhì)；21、透鏡陣列 單元；230、透鏡陣列層疊部；231、基片；232、基片；233、媒質(zhì)； 22、透鏡陣列單元；240、透鏡陣列層疊部；241、基片；242、基片； 243、 ^f某質(zhì)；30、同步驅(qū)動部；40、顯示控制部；50、透鏡陣列單元； 510、透鏡陣列層疊部；511、基片；512、基片；513、媒質(zhì)；514、媒 質(zhì)；515、媒質(zhì)；51、透鏡陣列單元；520、透鏡陣列層疊部；521、媒 質(zhì)；522、媒質(zhì)；523、媒質(zhì)；530、透鏡陣列層疊部；531、媒質(zhì)；532、 媒質(zhì)；533、媒質(zhì)；60、透鏡陣列單元；610、透鏡陣列層疊部；611、 基片；612、基片；613、基片；614、媒質(zhì)；615、媒質(zhì)；620、透鏡陣 列層疊部；621、基片；622、媒質(zhì)；70、透鏡陣列單元；710、透鏡陣 列層疊部；711、基片；712、基片；713、 GRIN透鏡層；714、 GRIN 透鏡層；715、中間分離層；80、透鏡陣列單元；811、基片；812、 基片；813、媒質(zhì)；814、媒質(zhì)；815、媒質(zhì)；81、透鏡陣列單元；821、 基片；822、基片；823、媒質(zhì)；824、媒質(zhì)；825、媒質(zhì)
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式中的立體影像顯示 裝置和立體影像顯示方法。 (實施方式1)
首先，參照圖l說明立體影像顯示裝置100的構(gòu)成。圖l是示意性地示出立體影像顯示裝置100的圖。如該圖所示，立體影像顯示裝 置100包括要素圖像顯示部10、透鏡陣列單元20、同步驅(qū)動部30 和顯示控制部40。
要素圖像顯示部10是后述的在縱方向和橫方向上矩陣狀地排列 有子像素的高精細(xì)液晶屏模塊。濾色片的排列也可以是縱長條、橫長 條等。另外，只要要素圖像顯示部10的子像素開口部形狀和顏色排列 滿足上述條件，也可以是等離子體顯示屏、有機EL顯示屏、場發(fā)射 型顯示屏等，無論其是什么種類均可。
透鏡陣列單元20，設(shè)置在與要素圖像顯示部IO對置的位置上， 是對來自要素圖像顯示部10的光線賦予指向性、使光線朝向觀察者的 透光性的光線控制元件。在該圖中，設(shè)想的觀察者位置是從透鏡陣列 單元20的中心向光線方向(Z軸方向)離開預(yù)定距離的位置O附近 的視野寬度W的范圍。通過從該視野寬度W的范圍內(nèi)進行觀察，在 水平方向(圖中X軸方向)的視場角9H、垂直方向(圖中Y軸方向) 的視場角0V的范圍內(nèi)，能夠在透鏡陣列單元20的前面和背面附近觀 察到立體影像。另外，在此，視野寬度W用從位置O看透鏡陣列單 元20時的右方向的視野邊界角度9R和左方向的視野邊界角度0L表 示。在此，視野邊界角度指相對于透鏡陣列單元20的中心、由位置O 和能識別立體影像的邊界位置所形成的角度。
以下，詳細(xì)i兌明要素圖^f象顯示部10和透鏡陣列單元20 (以下統(tǒng) 稱為"顯示單元")的構(gòu)成。圖2是示意性地示出實施方式1中的顯 示單元的水平方向(圖1中的X軸方向)的剖面的圖。如該圖所示， 要素圖像顯示部10包括玻璃基片111、 112;在該玻璃基片111和 112之間設(shè)置的液晶屏的像素面113;以及在玻璃基片111、 112的外 面設(shè)置的偏振片114、 115。在此，構(gòu)成像素面113的各像素具有后述 那樣的在水平方向和/或垂直方向上具有三個顏色分量(紅、綠、藍(lán)) 的子像素。
透鏡陣列單元20包括偏振切換單元210和透鏡陣列層疊部220。 偏振切換單元210能使用液晶盒，在同步驅(qū)動部30的控制下通過施加預(yù)定的電壓交替地切換射出到透鏡陣列層疊部220的光的兩個偏振方 向。
在此，透鏡陣列層疊部220具有基片221、 222和在該基片221 與基片222之間充填的媒質(zhì)223。
基片221、 222具有透鏡陣列狀的曲面形狀，具有與媒質(zhì)223的 折射率對應(yīng)的相互不同的折射率。另外，基片221的曲面形狀也可以
是復(fù)眼透鏡狀，也可是圓柱透鏡狀(雙凸透鏡片狀)。媒質(zhì)223是可
被夾在基片221和基片222之間。
圖3是透鏡陣列層疊部220的部分放大圖。在此，媒質(zhì)223作為 光學(xué)特性具有針對正交的兩個偏振方向的折射率nl、n2(其中n2>nl )。 另外，基片221、 222具有分別與媒質(zhì)223表現(xiàn)出的兩個折射率nl、 n2大致相同的折射率，在圖3的構(gòu)成中，基片221的折射率大致等于 折射率n2，基片222的折射率大致等于折射率nl。這樣，兩基片的折 射率分別與媒質(zhì)223表現(xiàn)出的兩個折射率大致相同。另外，根據(jù)透鏡 陣列層疊部220帶來的透鏡效應(yīng)的焦點方向確定基片221、 222的形狀 和折射率。
通過這樣的構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部220中，通過根據(jù)來自偏振 切換單元210的入射光的方向切換媒質(zhì)223的折射率，基片221側(cè)的 透鏡陣列或基片222側(cè)的透鏡陣列中的一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)是有 效的。在此，由于折射率nl、 n2的關(guān)系是n2〉nl，所以如圖2所示， 透鏡陣列層疊部220示出的兩個透鏡陣列的焦點方向Fl、 F2是要素 圖像顯示部10的方向。另外，透鏡陣列層疊部220示出的兩個透鏡陣 列構(gòu)成為在不同的位置分別具有主平面，但焦距大致相同，其焦點面 位于像素面113附近的相互不同的位置。具體地說，構(gòu)成為， 一個透 鏡陣列(基片221側(cè))的焦點面是像素面113的玻璃基片111側(cè)附近 (表面附近)，另一個透鏡陣列(基片222側(cè))的焦點面是像素面113 的玻璃基片112側(cè)附近(背面附近)。
以下，說明透鏡陣列層疊部220與要素圖像顯示部10的關(guān)系，首先，參照圖4說明透鏡陣列層疊部220的透鏡陣列。圖4是示意性 地示出透鏡陣列層疊部220的一種方式的立體圖。在此，以基片221 和基片222的曲面形狀為圓柱透鏡狀為例示出。在該結(jié)構(gòu)的情況下， 由基片221、 222表示的兩個透鏡陣列在水平方向(圖中X軸方向) 上具有光學(xué)作用。另外，構(gòu)成為，圖中的"Ps"是兩個透鏡陣列(圓 柱透鏡)的水平節(jié)距，與要素圖像顯示部10的像素方向一致。
圖5是示意性地示出顯示單元的一部分結(jié)構(gòu)的立體圖，示出了使 用圖4所示的透鏡陣列層疊部220的例子。另外，在該圖中省略了玻 璃基片111、 112，偏振片114、 115和偏振切換單元210的圖示。
如圖5所示，透鏡陣列層疊部220，與要素圖像顯示部IO對置配 置，形成為使該透鏡陣列層疊部220示出的兩個透鏡陣列的焦點面在 像素面113附近(像素面113的表面、背面)。在像素面113中，在 要素圖像顯示部10的縱方向和橫方向上矩陣狀地配置縱橫比為3: 1 (Pp: 3Pp)的子像素1131，在水平方向(圖中X軸方向)和垂直方 向(圖中Y軸方向)上排列成紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)交替并列。 另外，該顏色排列一般被稱為鑲嵌(mosaic)排列，但并不局限于該 例，也可以是橫長條排列等的其它排列方式。
利用與透鏡陣列層疊部220示出的透鏡陣列的水平節(jié)距Ps對應(yīng) 的子像素組構(gòu)成作為顯示立體影像時的像素單位的有效像素1132 (用 黑框表示)。另外，圖5中示出了由9列3行子像素1131構(gòu)成有效像 素1132的例子，由于此時有效像素由共計27個子像素構(gòu)成，可以顯 示在水平方向上產(chǎn)生9視差的立體影像。以下，參照圖6、圖7說明 由顯示單元表現(xiàn)的立體影^^的觀察方式。
圖6是示意性地示出基于圖1、圖5所示的顯示單元的垂直面內(nèi) 和水平面內(nèi)的光線再生范圍的展開圖。在該圖中，U)是顯示單元(要 素圖像顯示部IO、透鏡陣列單元20)的正視圖，(b)是示出顯示單 元的圖像配置狀態(tài)的平面圖，(c)示出顯示單元的側(cè)視圖。
在圖6中，若設(shè)透鏡陣列單元20與位置O所在的視距面P之間 的視距為L,透鏡陣列層疊部220示出的兩個透鏡陣列中的作為基準(zhǔn)的一個透鏡陣列的水平節(jié)距為Ps，該透鏡陣列與要素圖像顯示部10 (像素面113)間的間隙為d,則像素面113的被顯示的要素圖像的水 平節(jié)距Pe由從視距面P上的視點把孔闌(或透鏡主點)中心向顯示 單元上投影得到的間隔(視距L)確定。
另夕卜，圖中符號B表示視距面P上的視點位置與各孔闌中心的連 線，視野寬度W的值由在顯示單元面上要素圖像相互之間不重疊的條 件確定。具有平行光線的組的條件的一維IP方式的情形下，要素圖像 的水平節(jié)距Pe的平均值比子像素1131的水平節(jié)距Pp的整數(shù)倍略大， 且透鏡陣列的水平節(jié)距Ps與子像素1131的水平節(jié)距Pp的整數(shù)倍相 等。在多眼方式的情形下，要素圖像的水平節(jié)距Pe與子像素1131的 水平節(jié)距Pp的整數(shù)倍相等，且透鏡陣列的水平節(jié)距Ps比子像素1131 的水平節(jié)距Pp的整數(shù)倍略小。
另外，在本實施方式中，通過切換媒質(zhì)223中的折射率(偏振方 向)而使用透鏡陣列層疊部220示出的兩個透鏡陣列，但優(yōu)選地，調(diào) 整各透鏡陣列的水平節(jié)距Ps以使得各視野基本一致。例如，通過使基 片221、 222中的飛出側(cè)(觀察者側(cè))的水平節(jié)距寬度比深入側(cè)的水平 節(jié)距寬度略短，能夠使兩個透鏡陣列的視野基本一致。另外，在圖4、 5、 6中，透鏡陣列層疊部220中的透鏡方向是垂直方向(圖中Y軸方 向)，但不僅限于此，也可以是傾斜方向。
在此，參照圖7說明上述的透鏡陣列層疊部220中的立體影像的 觀察方式。圖7是示意性地示出顯示單元中的立體影像的飛出/深入方 向的顯示范圍的圖。在該圖中，圖中上圖示出由顯示單元(要素圖像 顯示部10、透鏡陣列單元20)顯示的立體影像的飛出/深入顯示位置 導(dǎo)致的分辨率的變化。而圖中下圖示出上述的視距面P與顯示單元的 關(guān)系，以顯示單元的配置位置為基準(zhǔn)，與上圖的飛出方向(視距面P 方向)和深入方向(與^f見距面P對置的方向)相對應(yīng)。
使用單一的透鏡陣列時，表示被立體顯示的物體的飛出/深入顯示 位置導(dǎo)致的分辨率的變化的特性曲線成為象Tl那樣。此時，針對飛 出/深入顯示位置，如果求出滿足能作為立體物辨認(rèn)的最低分辨率Rl的范圍，則記為在立體影像顯示裝置100的前后存在的范圍TR1。
另一方面，在本實施方式的構(gòu)成中，由于使用焦點面不同的兩個 透鏡陣列，如果一個透鏡陣列的焦點面在要素圖像顯示部10的像素面 113附近的視距面P側(cè)，即像素面113的表面?zhèn)?，則表示被立體顯示 的物體的飛出/深入顯示位置導(dǎo)致的分辨率的變化的特性曲線，表示為 象T21那樣。另外，如果通過切換成另一個透鏡陣列，使焦點面移動 到像素面113的背面?zhèn)?，則表示被立體顯示的物體的飛出/深入顯示位 置導(dǎo)致的分辨率的變化的特性曲線表示為象T22那樣。即，在本實施 方式的構(gòu)成的情形下，針對飛出/深入顯示位置滿足分辨率Rl的范圍 分別是范圍TR21和范圍TR22。另外，針對分辨率Rl以外的分辨率 (例如分辨率R2)，也是同樣的。
回到圖l，同步驅(qū)動部30，與立體顯示用的圖像(以下稱為"立 體顯示用圖像")的顯示定時同步，控制偏振切換單元210。
具體地，同步驅(qū)動部30，通過與把立體顯示用圖像的1幀一分為 二得到的各場(field，也稱為半幀)同步，交替切換向偏振切換單元210 施加的電壓的值，交替切換入射到媒質(zhì)223的入射光的偏振方向，針 對每一 1/2幀期間(1場期間)切換透鏡陣列層疊部220示出的兩個透 鏡狀態(tài)(透鏡陣列)。另外，在本實施方式中，是在每一場切換有效 的透鏡陣列，但并不僅限于此，也可以是例如每一幀期間。
顯示控制部40,與同步驅(qū)動部30中的電壓切換定時即1/2幀期 間(l場期間)同步，通過時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部IO上交替 地顯示飛出/深入范圍不同的立體顯示用圖像。另外，各場中顯示的立 體顯示用圖像的飛出/深入范圍，在飛出側(cè)的透鏡陣列有效的場 (TR21)中是飛出側(cè)的范圍，而在深入側(cè)的透鏡陣列有效的場(TR22 ) 中是深入側(cè)的范圍。
圖8是示出在偏振切換單元210上施加的電壓波形與在要素圖像 顯示部10上顯示的立體顯示用圖像的顯示定時的關(guān)系的圖。在該圖 中，橫軸表示時間，縱向表示電壓值。而且，在該圖中，在偏振切換 單元210上施加的電壓波形用實線表示，顯示控制部40的圖像顯示定時用虛線表示。
同步驅(qū)動部30，通過與把要素圖像顯示部上顯示的立體顯示用圖 像的1幀一分為二得到的兩個場同步，向偏振切換單元210施加圖8 所示的電壓波形，在每一場交替切換該透鏡陣列層疊部220示出的兩 個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)。另外，在顯示控制部40中，在每一場交替地 顯示飛出/深入范圍不同的立體顯示用圖像。
這樣，由于與到要素圖像顯示部10的顯示定時同步地進行有效 的透鏡陣列的切換，所以能夠使?jié)M足分辨率Rl的范圍實質(zhì)上相當(dāng)于 覆蓋圖7所示的范圍TR21和TR22這兩者的范圍，即范圍TR2。即， 與使用單一透鏡陣列的情形相比，能夠增加飛出方向和深入方向的顯 示范圍。
象以上那樣，在實施方式l中，通過用折射率各向異性的媒質(zhì)實 現(xiàn)焦點面不同的兩個透鏡陣列，利用與該透鏡陣列的切換定時同步的 時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部上交替地顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的圖像， 能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用簡單的構(gòu)成來
提高立體影像的綜合性能。
另外，在本實施方式中示出了如圖2、圖3所示，基片221和基 片222的透鏡曲面相對于要素圖像顯示部10凸出地配置的例子，但并 不僅限于此。
例如，如圖9所示，也可以構(gòu)成為，將相當(dāng)于上述基片221、 222 的基片231、 232配置成使其透鏡曲面相對于要素圖像顯示部10凹入。 在此，媒質(zhì)233是相當(dāng)于上述媒質(zhì)223的折射率各向異性的媒質(zhì)，夾 在具有透鏡陣列狀的曲面形狀的基片231和基片232之間。透鏡陣列 層疊部230包括這些基片231、 232和媒質(zhì)233。與上述偏振切換單元 210 —起構(gòu)成相當(dāng)于透鏡陣列單元20的透鏡陣列單元21。通過這樣的 構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部230中，與透鏡陣列層疊部220同樣地，根 據(jù)向偏振切換單元210的電壓施加，使基片231側(cè)的透鏡陣列或基片 232側(cè)的透鏡陣列中的 一 個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)是有效的。
在此，媒質(zhì)233的兩個狀態(tài)的折射率為nl/n2 ( n2>nl)，與上述同樣地，對應(yīng)于媒質(zhì)233，如果基片231的折射率為nl，基片232的 折射率為n2,則如圖9所示，透鏡陣列層疊部230示出的兩個透鏡陣 列的焦點方向F1、 F2是要素圖像顯示部10的方向。另外，透鏡陣列 層疊部230示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分別具有主平 面，但焦距大致相同，其焦點面與上述同樣地分別位于像素面113的 表面、背面附近。
這樣，構(gòu)成顯示單元，與上述實施方式l同樣地，通過利用同步 驅(qū)動部30和顯示控制部40進行有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用 圖像的顯示，能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用
簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。
另外，圖IO是示出實施方式1的另一變形例的圖。如圖IO所示， 相當(dāng)于透鏡陣列單元20的透鏡陣列單元22包括偏振切換單元210和 透鏡陣列層疊部240，透鏡陣列層疊部240具有相當(dāng)于上述基片221、 222的基片241、 242和相當(dāng)于媒質(zhì)223的折射率各向異性的媒質(zhì)243。 在透鏡陣列層疊部240中，與透鏡陣列層疊部220同樣地，根據(jù)向偏 振切換單元210的電壓施加，使基片241側(cè)的透鏡陣列或基片242側(cè) 的透鏡陣列的透鏡效應(yīng)是有效的。
在本變形例中，與圖2、圖9所示的構(gòu)成的不同點在于，基片241、 242的相位以在透鏡的面內(nèi)方向上偏移預(yù)定量(例如透鏡的半徑大小) 后的狀態(tài)配置。另外，圖11是透鏡陣列層疊部240的部分放大圖。
在此，媒質(zhì)243的兩個狀態(tài)的折射率為nl/n2 ( n2>nl)，與上述 同樣地，對應(yīng)于媒質(zhì)243，如果基片241的折射率為nl，基片242的 折射率為n2，則如圖IO所示，透鏡陣列層疊部240示出的兩個透鏡 陣列的焦點方向F1、 F2是要素圖像顯示部10的方向。另外，透鏡陣 列層疊部240示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分別具有主平 面，但焦距大致相同，其焦點面與上述同樣地分別位于像素面113的 表面、背面附近。
在圖10、圖11的構(gòu)成的情形下，與上述實施方式1同樣地，如 果利用同步驅(qū)動部30和顯示控制部40進行有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用圖像的顯示，則不僅顯示范圍增大到范圍TR2，其分辨率 也成為圖7的T3所示的分辨率曲線。這樣，通過采用本構(gòu)成，能夠 增加飛出/深入方向的重疊部分的分辨率，由此能夠用簡單的構(gòu)成提高 立體影像的綜合性能。 (實施方式2)
下面，說明實施方式2。在上述實施方式1中說明了通過使用一 個折射率各向異性的媒質(zhì)實現(xiàn)焦點面不同的兩個透鏡陣列的構(gòu)成。在
實施方式2中說明通過使用兩個折射率各向異性的媒質(zhì)實現(xiàn)兩個透鏡 陣列的構(gòu)成例。另外，對與實施方式1同樣的構(gòu)成要素賦予相同的附 圖標(biāo)記，其說明適當(dāng)省略。
圖12是示意性地示出實施方式2中的顯示單元的水平方向的剖 面的圖。如該圖所示，透鏡陣列單元50包括偏振切換單元210和透 鏡陣列層疊部510。在此，透鏡陣列層疊部510具有基片511、 512和 在該基片之間充填的、在形成透鏡曲面的兩個界面上相接的三層媒質(zhì) 513、 514、 515。另外，透鏡曲面的曲面形狀也可以是復(fù)眼透鏡狀，也 可是圓柱透鏡狀(雙凸透鏡片狀)。
圖13是透鏡陣列層疊部510的部分放大圖。如該圖所示，媒質(zhì) 513、 515配置成凹狀的透鏡曲面相對置，在々某質(zhì)513和515之間夾持 媒質(zhì)514。在此，媒質(zhì)513、 515是根據(jù)入射光的偏振方向改變折射率 的折射率各向異性的^f某質(zhì)。另外，媒質(zhì)514是具有形成媒質(zhì)513、 514
的界面(透鏡曲面)的透鏡陣列狀的曲面形狀的、折射率固定的各向 同性媒質(zhì)。
媒質(zhì)513和515作為光學(xué)特性具有針對正交的兩個偏振方向的折 射率nl、 n2,對于同一偏振方向呈現(xiàn)出相互不同的折射率。即，媒質(zhì) 513和媒質(zhì)515的折射率各向異性的軸是相互正交的關(guān)系。另外，媒 質(zhì)514具有與在兩個媒質(zhì)513和515之間共通的折射率中的一個大致 相同的折射率，在圖13的構(gòu)成中是折射率n2。這樣，媒質(zhì)514的折 射率與在兩個媒質(zhì)513和515之間共通的折射率中的一個大致相同。 另外，根據(jù)透鏡陣列層疊部510帶來的透鏡效應(yīng)的焦點方向確定媒質(zhì)514的形狀和折射率。
由此，如圖12所示，透鏡陣列層疊部510示出的兩個透鏡陣列 的焦點方向F1、 F2是要素圖像顯示部10的方向。另外，透鏡陣列層 疊部510示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分別具有主平面， 但焦距大致相同，其焦點面與上述同樣地分別位于像素面113的表面、 背面附近。
通過這樣的構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部510中，通過根據(jù)向偏振切 換單元210的電壓施加，切換入射到々某質(zhì)513、 515的入射光的偏振方 向，使媒質(zhì)513側(cè)的透鏡陣列或媒質(zhì)515側(cè)的透鏡陣列中的一個透鏡 陣列的透鏡效應(yīng)是有效的。另外，由于基片511、 512是平坦形狀，無 須考慮折射率。
在本實施方式中，同步驅(qū)動部30，與上述實施方式l同樣地，通 過與把要素圖像顯示部上顯示的立體顯示用圖像的1幀一分為二得到 的各場同步，交替切換向偏振切換單元210施加的電壓，由此交替切 換透鏡陣列層疊部510的透鏡狀態(tài)即有效的透鏡陣列。另外，顯示控 制部40，與上述實施方式l同樣地，在各場中，通過時分多路復(fù)用在 要素圖像顯示部10上顯示飛出/深入范圍不同的立體顯示用圖像。另 外，各場中顯示的立體顯示用圖像的飛出/深入范圍，在飛出側(cè)的透鏡 陣列有效的場中是飛出側(cè)的范圍，而在深入側(cè)的透鏡陣列有效的場中 是深入側(cè)的范圍。
象以上那樣，在實施方式2中，通過用折射率各向異性的媒質(zhì)實 現(xiàn)焦點面不同的兩個透鏡陣列，利用與該透鏡陣列的切換定時同步的 時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部上交替地顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的圖像， 能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用簡單的構(gòu)成提 高立體影像的綜合性能。
另外，在本實施方式中示出了如圖12、圖13所示，媒質(zhì)513和 媒質(zhì)515的凹面相對置地配置的例子，但并不僅限于此。
例如，如圖14、 15所示，也可以構(gòu)成為，單凸透鏡形狀的媒質(zhì) 521、 523配置成其凸面相對置。另外，圖14是示意性地示出實施方式2的變形例中的顯示單元的剖面的圖。圖15是圖14所示的透鏡陣 列層疊部520的部分放大圖。
在此，々某質(zhì)521、 523是相當(dāng)于上述媒質(zhì)513、 515的折射率各向 異性的媒質(zhì)，在該媒質(zhì)521和媒質(zhì)523之間夾持著具有透鏡陣列狀的 曲面形狀的各向同性媒質(zhì)522。透鏡陣列層疊部520包括基片512、 512 和這些々某質(zhì)521、 522、 523，與上述偏振切換單元210 —起構(gòu)成相當(dāng) 于透鏡陣列單元50的透鏡陣列單元51。
在此，如圖15所示，媒質(zhì)521和523具有針對相互正交的偏振 方向的折射率nl、 n2(其中n2〉nl)，對于同一偏振方向呈現(xiàn)出相互 不同的折射率。即，媒質(zhì)521和523的折射率各向異性的軸是相互正 交的關(guān)系。另外，如果媒質(zhì)522的折射率，與上述同樣地，對應(yīng)于媒 質(zhì)521、 523，為nl，則如圖14所示，透鏡陣列層疊部520示出的兩 個透鏡陣列的焦點方向Fl、 F2是要素圖像顯示部10的方向。另外， 由于基片511、 512是平坦形狀，無須考慮折射率。
通過這樣的構(gòu)成，透鏡陣列層疊部520，與透鏡陣列層疊部510 同樣地，根據(jù)向偏振切換單元210的電壓施加，使媒質(zhì)521側(cè)的透鏡 陣列或媒質(zhì)523側(cè)的透鏡陣列中的僅一個透鏡陣列顯示透鏡效應(yīng)。另 外，透鏡陣列層疊部520示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分 別具有主平面，但焦距大致相同，其焦點面與上述同樣地分別位于像 素面113的表面、背面附近。
這樣，構(gòu)成顯示單元，與上述實施方式2同樣地，通過利用同步 驅(qū)動部30和顯示控制部40進行有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用 圖像的顯示，能夠以增加飛出方向和深入方向的顯示范圍的狀態(tài)顯示 立體影像，由此能夠用筒單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。
另外，圖14、 15的構(gòu)成中，折射率各向異性的媒質(zhì)(媒質(zhì)521、 522)具有的折射率的組與nl、 n2同值，但并不^5l限于此，也可以是 各折射率各向異性的媒質(zhì)具有的折射率的組是不同的值。以下，作為
實施方式2的另一變形例，說明各折射率各向異性的媒質(zhì)具有的折射 率的組是不同的值時的透鏡陣列層疊部的構(gòu)成例。圖16是各折射率各向異性的媒質(zhì)具有的折射率的組是不同的值 時的透鏡陣列層疊部530的部分放大圖。在此，透鏡陣列層疊部530， 與上述透鏡陣列層疊部520相當(dāng)，包括基片511、 512和在它們之間充 填的、在形成透鏡曲面的兩個界面上相接的三層媒質(zhì)531、 532、 533。 在此，媒質(zhì)531、 533是根據(jù)入射光的偏振方向改變折射率的折射率各 向異性的媒質(zhì)，媒質(zhì)532是折射率不變的各向同性媒質(zhì)。
媒質(zhì)531、 533，與圖14、圖15的構(gòu)成同樣地，配置為夾持著具 有透鏡陣列狀的曲面形狀的媒質(zhì)532并且使該:煤質(zhì)532與形成界面的 凸?fàn)畹耐哥R曲面相對置。在此，與圖14、 15的構(gòu)成的不同之處在于， 媒質(zhì)531作為光學(xué)特性具有針對正交的兩個偏振方向的折射率nl、 n2 (n2>nl)，媒質(zhì)533作為光學(xué)特性具有針對正交的兩個偏振方向的 折射率n3、 nl(n3>iil)。這些媒質(zhì)531、 533對于同 一偏振方向呈現(xiàn) 出相互不同的折射率。另外，媒質(zhì)532的折射率，與上述同樣地，與 兩個媒質(zhì)531、 533之間共通的折射率中的一個大致相同，在圖15的 構(gòu)成中折射率是nl。如果這樣，則與圖14同樣地，透鏡陣列層疊部 530示出的兩個透鏡陣列的焦點方向是要素圖像顯示部IO的方向。另 外，透鏡陣列層疊部530示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分 別具有主平面，但焦距大致相同，其焦點面與上述同樣地分別位于像 素面113的表面、背面附近。
這樣，構(gòu)成顯示單元，與上述實施方式2同樣地，通過利用同步 驅(qū)動部30和顯示控制部40進行有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用 圖像的顯示，能夠以增加飛出方向和深入方向的顯示范圍的狀態(tài)顯示 立體影像，由此能夠用簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。 (實施方式3)
下面，說明實施方式3。在上述實施方式2中說明了使用具有三 層媒質(zhì)的透鏡陣列層疊部實現(xiàn)兩個透鏡陣列的構(gòu)成。在實施方式3中 說明通過使用兩層媒質(zhì)以及具有預(yù)定的折射率的兩個基片實現(xiàn)兩個透 鏡陣列的構(gòu)成例。另外，對與上述實施方式同樣的構(gòu)成要素賦予相同 的附圖標(biāo)記，適當(dāng)省略其說明。圖17是示意性地示出實施方式3中的顯示單元的水平方向的剖 面的圖。如該圖所示，透鏡陣列單元60包括偏振切換單元210和透 鏡陣列層疊部610。在此，透鏡陣列層疊部610具有平面狀的基片611、 具有透鏡陣列狀的曲面形狀的兩個基片612、 613、和在這些基片之間 分別充填的兩層媒質(zhì)614、 615。另外，基片612、 613的曲面形狀也 可以是復(fù)眼透鏡狀，也可是圓柱透鏡狀(雙凸透鏡片狀)。
圖18是透鏡陣列層疊部610的部分放大圖。在此，媒質(zhì)614是 折射率各向異性的媒質(zhì)，作為光學(xué)特性具有針對正交的兩個偏振方向
的折射率nl、 n2。另外，媒質(zhì)614與基片612—起作為整體形成平坦 的透鏡層，基片612的折射率與該媒質(zhì)614的折射率nl大致相同，成 為該媒質(zhì)614的界面且具有透鏡陣列形狀。在此，基片612、 613是折 射率固定的各向同性基片。
媒質(zhì)615是折射率各向異性的媒質(zhì)，作為光學(xué)特性具有針對正交 的兩個偏振方向的折射率n2、 nl。另外，媒質(zhì)615與基片613—起作 為整體形成平坦的透鏡層，基片613的折射率與該媒質(zhì)615的折射率 nl大致相同，成為該媒質(zhì)615的界面且具有透鏡陣列形狀。
另外，在上述透鏡層的每一個中，媒質(zhì)614和媒質(zhì)615的同一偏 振方向的折射率相互不同。另外，基片612、 613的折射率，與對應(yīng)于 自己的透鏡層的媒質(zhì)614、 615的相互不同的偏振方向的折射率大致相 同。另外，根據(jù)自己的透鏡層帶來的透鏡效應(yīng)的焦點方向確定基片612、 基片613的形狀和折射率。另外，由于基片611是平坦形狀，無須考 慮折射率。
通過這樣的構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部610中，根據(jù)向偏振切換單 元210的電壓施加，使媒質(zhì)614側(cè)的透鏡陣列或媒質(zhì)615側(cè)的透鏡陣 列中的僅一個透鏡陣列顯示透鏡效應(yīng)，各透鏡陣列的焦點方向Fl、 F2 如圖17所示是要素圖像顯示部10的方向。另夕卜，透鏡陣列層疊部610 示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為在不同的位置分別具有主平面，但與上述 實施方式同樣地，各透鏡陣列的焦距大致相同，其焦點面分別位于要 素圖像顯示部10的像素面113的表面、背面附近。在圖18的構(gòu)成中，同步驅(qū)動部30，與上述實施方式l同樣地， 通過與把要素圖像顯示部上顯示的立體顯示用圖像的1幀一分為二得 到的各場同步，交替切換向偏振切換單元210施加的電壓值，由此交 替切換透鏡陣列層疊部610的透鏡狀態(tài)即有效的透鏡陣列。另外，在 顯示控制部40中，與上述實施方式同樣地，在各場中，通過時分多路 復(fù)用在要素圖像顯示部10上交替地顯示飛出/深入范圍不同的立體顯 示用圖像。另外，各場中顯示的立體顯示用圖像的飛出/深入范圍，在 飛出側(cè)的透鏡陣列有效的場中是飛出側(cè)的范圍，而在深入側(cè)的透鏡陣 列有效的場中是深入側(cè)的范圍。
象以上那樣，根據(jù)實施方式3，與上述實施方式同樣地，由于與 到要素圖像顯示部10的顯示定時同步地進行有效的透鏡陣列的切換， 所以能夠使?jié)M足分辨率Rl的范圍實質(zhì)上相當(dāng)于覆蓋圖7所示的范圍 TR21和TR22這兩者的范圍，即范圍TR2。即，與使用單一透鏡陣列 的情形相比，能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用 簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。
另外，在本實施方式中，如圖18所示，折射率各向異性的媒質(zhì) (媒質(zhì)614、 615)具有的折射率的組與nl、 n2同值，但并不僅限于 此，也可以是各折射率各向異性的媒質(zhì)具有的折射率的組是不同的值。 以下，作為實施方式3的另一變形例，說明各折射率各向異性的媒質(zhì) 具有的折射率的組是不同的值時的透鏡陣列層疊部的構(gòu)成例。
圖19是各折射率各向異性的媒質(zhì)具有的折射率的組是不同的值 時的透鏡陣列層疊部620的部分放大圖。在此，透鏡陣列層疊部620, 與上述透鏡陣列層疊部610相當(dāng)，包括基片611、 612、 621和在這些 基片之間分別充填的、兩層媒質(zhì)614、 622。在此，媒質(zhì)614、 622是 根據(jù)施加的電壓改變折射率的折射率各向異性媒質(zhì)，基片612、 621, 與上述同樣地，是折射率不變的各向同性基片。
在該圖中，媒質(zhì)614和基片612、媒質(zhì)622和基片621分別組合 形成整體上平坦的透鏡層。在此，與圖17、 18的構(gòu)成的不同之處在于， 媒質(zhì)622具有針對正交的兩個偏振方向的折射率n3、 n4(其中n3>n4 ),基片621具有折射率n4。因此，對于同一偏振方向，々某質(zhì)614表現(xiàn)出 nl的折射率，媒質(zhì)622表現(xiàn)出n3的折射率，或者，媒質(zhì)614表現(xiàn)出 n2的折射率，媒質(zhì)622表現(xiàn)出n4的折射率。
通過這樣的構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部620中，通過根據(jù)來自偏振 切換單元210的入射光的偏振方向切換媒質(zhì)614、 622的折射率，使媒 質(zhì)613側(cè)的透鏡陣列或媒質(zhì)622側(cè)的透鏡陣列中的一個透鏡陣列的透 鏡效應(yīng)是有效的，各透鏡陣列的焦點方向與如圖17所示的焦點方向同 樣地，是要素圖像顯示部IO的方向。另外，透鏡陣列層疊部620示出 的兩個透鏡陣列構(gòu)成為，在不同的位置分別具有主平面，但焦距大致 相同，其焦點面分別位于像素面113的表面、背面附近。
這樣，構(gòu)成顯示單元，與上述實施方式3同樣地，通過利用同步 驅(qū)動部30和顯示控制部40進行有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用 圖像的顯示，能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用 簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。 (實施方式4)
下面，說明實施方式4。在實施方式4中說明作為々某質(zhì)使用同時 具有折射率各向異性和折射率分布的折射率各向異性GRIN透鏡的構(gòu) 成例。另外，對與上述實施方式同樣的構(gòu)成要素賦予相同的附圖標(biāo)記， 適當(dāng)省略其說明。
圖20是示意性地示出實施方式4中的顯示單元的水平方向的剖 面的圖。如該圖所示，顯示單元包括要素圖像顯示部IO和透鏡陣列單 元70。透鏡陣列單元70包括透鏡陣列層疊部710，具有基片711、 712在它們之間充填的平坦形狀的折射率各向異性GRIN(折射率分 布)透鏡層713、 714、和把這些GRIN透鏡層713、 714分離的中間 分離層715;以及偏振切換單元210。另外，GRIN透鏡層713、 714 的折射率分布具有透鏡陣列狀的折射率分布，但其分布形狀也可以是
復(fù)眼透鏡狀，也可是圓柱透鏡狀(雙凸透鏡片狀)。
GRIN透鏡層713和714，例如，由圖21所示的取向狀態(tài)的液晶 材料C構(gòu)成，成為具有與該液晶材料C的取向方向?qū)?yīng)的折射率分布的結(jié)構(gòu)。GRIN透鏡層713和714具有折射率分布的方向是相同的， 表現(xiàn)出折射率分布的偏振方向相互正交。即， 一個GRIN透鏡層象圖 21那樣在紙面內(nèi)平躺的方向上液晶分子在紙面橫方向上變化方向，而 另 一個GRIN透鏡層象圖21那樣在與紙面垂直的垂直面內(nèi)平躺的方向 上液晶分子在紙面橫方向上變化方向(以在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式)。 GRIN透鏡層713和714根據(jù)入射光的偏振方向切換折射率分布造成 的透鏡效應(yīng)即透鏡陣列的有效/無效化。在此，如圖20所示，構(gòu)成為， GRIN透鏡層713、 714的折射率分布導(dǎo)致的焦點方向Fl、 F2是要素 圖像顯示部10的方向。另外，由于基片711、 712、中間分離層715 是平坦形狀，所以無須考慮折射率。
在圖20、 21的構(gòu)成中，同步驅(qū)動部30，以把電壓波形的相位相 互錯開一場大小的狀態(tài)施加向偏振切換單元210施加的電壓。通過這 樣的構(gòu)成，在透鏡陣列層疊部710中，根據(jù)向偏振切換單元210的電 壓施加，切換GRIN透鏡層713、 714的折射率，使GRIN透鏡層713 側(cè)的透鏡陣列或GRIN透鏡層714側(cè)的透鏡陣列中的一個透鏡陣列的 透鏡效應(yīng)有效。另外，透鏡陣列層疊部710示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成 為，在不同的位置分別具有主平面，但焦距大致相同，其焦點面分別 位于要素圖像顯示部10的像素面113的表面、背面附近。
另外，在顯示控制部40中，與上述實施方式l同樣地，在各場 中，通過時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部10上顯示飛出/深入范圍不 同的立體顯示用圖像。另外，各場中顯示的立體顯示用圖像的飛出深 入范圍，在飛出側(cè)的透鏡陣列有效的場中是飛出側(cè)的范圍，而在深入 側(cè)的透鏡陣列有效的場中是深入側(cè)的范圍。
象以上那樣，由于與對要素圖像顯示部10的顯示定時同步地進 行有效的透鏡陣列的切換，所以與實施方式l同樣地，與使用單一透 鏡陣列的情形相比，能夠以增加了飛出方向和深入方向的顯示范圍的 狀態(tài)顯示立體影像。
象以上那樣，在實施方式4中，通過用折射率各向異性GRIN透 鏡實現(xiàn)焦點面不同的兩個透鏡陣列，通過與該透鏡陣列的切換定時同步的時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部上交替地顯示飛出/深入方向不 同的圖像，能夠增加飛出方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用簡 單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。
(實施方式5)
下面，說明實施方式5。在上述實施方式中說明了通過利用對偏 振切換單元210的電壓施加切換入射到透鏡陣列層疊部的入射光的偏 振狀態(tài)來實現(xiàn)兩個透鏡陣列的構(gòu)成。在實施方式5中說明用偏振切換 單元210以外的手段進行透鏡陣列層疊部的透鏡效應(yīng)的切換的構(gòu)成 例。
圖22是示意性地示出實施方式5中的顯示單元的水平方向的剖 面的圖。如該圖所示，顯示單元包括要素圖像顯示部IO和透鏡陣列單 元80。在此，透鏡陣列單元80包括基片811、 812;以及在該基片 之間充填的、在形成透鏡曲面的兩個界面上相接的三層媒質(zhì)813、 814、 815。另外，透鏡曲面的形狀也可以是復(fù)眼透鏡狀，也可是圓柱透鏡狀 (雙凸透鏡片狀)。
圖23是透鏡陣列單元80的部分放大圖。如該圖所示，媒質(zhì)813、 815配置成凸?fàn)畹耐哥R曲面相對置，在媒質(zhì)813和媒質(zhì)815之間保持 媒質(zhì)814。在此，媒質(zhì)813、 815是液晶透鏡，根據(jù)從構(gòu)圖了的電極(未 圖示)向基片811~812的四個界面上分別進行的電壓施加改變自己的 液晶排列。另外，電極的一部分或全部由透明電極構(gòu)成。另外，媒質(zhì) 814是各向同性的中間分離層。
具體地，媒質(zhì)813和815根據(jù)來自電極的電壓施加使液晶排列變 化成圖23所示的兩種狀態(tài)即折射率nl、 n2 (其中n2>nl)的兩種狀 態(tài)。另外，媒質(zhì)814具有與在兩個媒質(zhì)813和815之間共通的折射率 中的一個大致相同的折射率，在圖23的構(gòu)成中折射率是nl。這樣， 媒質(zhì)514的折射率與在兩個媒質(zhì)513、 515之間共通的折射率中的一個 大致相同。根據(jù)透鏡陣列層疊部510帶來的透鏡效應(yīng)的焦點方向確定 媒質(zhì)514的形狀和折射率。另外，由于基片711、 712、中間分離層715 是平坦形狀，無須考慮折射率。在上述的構(gòu)成中，同步驅(qū)動部30，以把電壓波形的相位相互錯開 一場大小的狀態(tài)施加通過透鏡陣列單元80的電極分別向媒質(zhì)813、815 施加的電壓。通過這樣的構(gòu)成，在透鏡陣列單元80中，根據(jù)來自同步 驅(qū)動部30的電壓施加，使媒質(zhì)813側(cè)的透鏡陣列或媒質(zhì)815側(cè)的透鏡 陣列中的一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效。
由此，如圖22所示，透鏡陣列單元80示出的兩個透鏡陣列的焦 點方向F1、 F2是要素圖像顯示部10的方向。另外，透鏡陣列單元80 示出的兩個透鏡陣列構(gòu)成為，在不同的位置分別具有主平面，但與上 述實施方式同樣地，焦距大致相同，其焦點面分別位于像素面113的 表面、背面附近。另外，同步驅(qū)動部30，也可以是向透鏡陣列單元80 的電極直接施加電壓的方式，也可以是通過控制電壓施加裝置等的其 它裝置而從其它裝置向電極施加電壓的方式。
在顯示控制部40中，與上述實施方式1同樣地，在各場中，通 過時分多路復(fù)用在要素圖像顯示部10上顯示飛出/深入范圍不同的立 體顯示用圖像。另夕卜，各場中顯示的立體顯示用圖像的飛出/深入范圍， 在飛出側(cè)的透鏡陣列有效的場中是飛出側(cè)的范圍，而在深入側(cè)的透鏡 陣列有效的場中是深入側(cè)的范圍。
象以上那樣，在實施方式5中，通過用液晶透鏡實現(xiàn)焦點面不同 的兩個透鏡陣列，利用與該透鏡陣列的切換定時同步的時分多路復(fù)用 在要素圖像顯示部上交替地顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的圖像，能夠增加飛出 方向和深入方向的顯示范圍，由此能夠用簡單的構(gòu)成提高立體影像的 綜合性能。
另外，在本實施方式中示出了如圖22、圖23所示，將具有單凸 透鏡狀的液晶媒質(zhì)813、 815配置成使其凸面相對置的例子，但并不僅 限于此。
例如，也可以是，如圖24所示，將相當(dāng)于媒質(zhì)813和媒質(zhì)815 的具有單凸形狀的液晶媒質(zhì)823、 825配置成使其凹面朝著與要素圖像 顯示部IO相反的方向(圖中上方)的方式。另外，圖24是示意性地 示出實施方式5的變形例中的顯示單元的水平方向的剖面的圖。在圖24中，透鏡陣列單元81是與上述透鏡陣列單元80對應(yīng)的 光線控制元件，包括基片821、 822、和媒質(zhì)823、 824、 825。在此， 媒質(zhì)824是與上述媒質(zhì)814相當(dāng)?shù)母飨蛲缘闹虚g分離層，被夾持在 媒質(zhì)823和々某質(zhì)825之間。
在此，媒質(zhì)823、825的兩個狀態(tài)的折射率為nl/n2(其中n2>nl)， 作為中間分離層的媒質(zhì)824的折射率為nl。另外，如圖24所示，透 鏡陣列單元81示出的兩個透鏡陣列的焦點方向Fl、 F2朝著要素圖像 顯示部10,構(gòu)成為其焦點面分別位于像素面113的表面、背面附近。
這樣，構(gòu)成顯示單元，與上述實施方式5同樣地，通過利用同步 驅(qū)動部30和顯示控制部40進4于有效的透鏡陣列的切換和立體顯示用 圖像的顯示，能夠以增加飛出方向和深入方向的顯示范圍的狀態(tài)顯示 立體影像，由此能夠用銜單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。
以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明不限于此，在不脫離 本發(fā)明的主要發(fā)明構(gòu)思的范風(fēng)內(nèi)，可以做出各種變更、替換、追加等。 另外，可以利用實施方式中示出的構(gòu)成要素的組合形成各種發(fā)明。例 如，也可以從實施方式中示出的全部構(gòu)成要素刪除某一構(gòu)成要素。而 且，也可以把分布在不同實施方式中的構(gòu)成要素適當(dāng)組合。
權(quán)利要求
1. 一種立體影像顯示裝置，其特征在于包括具有矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像顯示部對置地配置、根據(jù)電壓施加切換自己的偏振方向的偏振切換單元；具有折射率各向異性的媒質(zhì)的透鏡陣列層疊部，該折射率各向異性的媒質(zhì)與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列，根據(jù)由上述偏振切換單元切換的偏振方向使某一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效；與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時同步而控制對上述偏振切換單元的電壓施加、在每個上述顯示定時切換有效的透鏡陣列的同步驅(qū)動單元；以及與上述顯示定時同步、通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像的顯示控制單元，且上述兩個透鏡陣列的焦點面在上述像素面附近的相互不同的位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的立體影像顯示裝置，其特征在于 上述兩個透鏡陣列中的一個透鏡陣列的焦點面位于上述像素面的表面附近，另一個透鏡陣列的焦點面位于上述像素面的背面附近。
3. 如權(quán)利要求l所述的立體影像顯示裝置，其特征在于 上述同步驅(qū)動單元與把上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的一幀一分為二得到的各場同步而控制對上述偏振切換單元的電壓施加；上述顯示控制單元，與上述各場同步，通過時分多路復(fù)用在上述 要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的立體影像顯示裝置，其特征在于上述透鏡陣列層疊部具有針對兩個不同的偏振方向具有相互不同的折射率的上述媒質(zhì)；以及夾持上述媒質(zhì)、且具有與該媒質(zhì)示出的兩個折射率分別大致相等 的折射率的具有透鏡陣列形狀的兩個上述基材。
5. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的立體影像顯示裝置，其特征在于上述透鏡陣列層疊部具有分別針對兩個不同的偏振方向具有相互不同的折射率、至少一個 折射率大致相同、且針對同 一偏振方向具有相互不同的折射率的兩個 上述^(某質(zhì)；以及夾持在上述兩個媒質(zhì)之間、且具有與該兩個媒質(zhì)之間共通的折射 率中的一個折射率大致相等的折射率的具有透鏡陣列形狀的上述基 材。
6. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的立體影像顯示裝置，其特征在于上述透鏡陣列層疊部具有兩個整體上是平坦的透鏡層，該透鏡層 具有針對兩個不同的偏振方向具有相互不同的折射率的媒質(zhì)、和形成 該媒質(zhì)的界面的透鏡陣列形狀的基材；在各個上述透鏡層中，各個上述媒質(zhì)的同一偏振方向的折射率相 互不同，各個上述基材具有與對應(yīng)于自己的透鏡層的媒質(zhì)的相互不同 的偏振方向的折射率大致相同的折射率。
7. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的立體影像顯示裝置，其特征在于上述透鏡陣列層疊部具有針對偏振方向具有相互不同的折射率分布的第一折射率各向異 性GRIN透鏡；針對偏振方向具有相互不同的折射率分布、示出折射率分布的偏 振方向與第一折射率各向異性GRIN透鏡不同的第二折射率各向異性 GRIN透鏡；以及在第一折射率各向異性GRIN透鏡與第二折射率各向異性GRIN 透鏡之間設(shè)置的中間分離層。
8. —種立體影像顯示裝置，其特征在于包括具有矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部； 與上述要素圖像顯示部對置地配置、與基材一起構(gòu)成主平面不同 的兩個透鏡陣列、根據(jù)電壓施加切換自己的折射率的至少兩層第一媒質(zhì)；在上述兩層第一媒質(zhì)之間設(shè)置的具有各向同性的第二媒質(zhì)；與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時同步而控制對 上述第一媒質(zhì)的電壓施加，在每個上述顯示定時切換有效的第一媒質(zhì) 的同步驅(qū)動單元；以及與上述顯示定時同步，通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部 上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像的顯示控制單元，且上述兩層第一媒質(zhì)的焦點面在上述像素面附近的相互不同的位置。
9. 一種立體影像顯示方法，其特征在于，該立體影像顯示方法 是在立體影像顯示裝置中進行的立體影像顯示方法，該立體影像顯示 裝置包括具有矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像顯示部對置地配置、根據(jù)電壓施加切換自己的偏 振方向的偏振切換單元；以及具有折射率各向異性的媒質(zhì)的透鏡陣列層疊部，該折射率各向異 性的媒質(zhì)與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列，根據(jù)由上述偏 振切換單元切換的偏振方向使某一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效，且上述兩個透鏡陣列的焦點面在上述像素面附近的相互不同的位置，該立體影像顯示方法包括同步驅(qū)動單元與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時同步而控制對上述偏振切換單元的電壓施加，在每個上述顯示定時切 換有效的透鏡陣列的同步驅(qū)動工序；以及顯示控制單元與上述顯示定時同步，通過時分多路復(fù)用在上述要素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像的顯示控制工序。
10. —種立體影像顯示方法，其特征在于，該立體影像顯示方法是在立體影像顯示裝置中進行的立體影像顯示方法，該立體影像顯示裝置包括具有矩陣狀地排列像素而成的像素面的要素圖像顯示部；與上述要素圖像顯示部對置地配置、與基材一起構(gòu)成主平面不同 的兩個透鏡陣列、根據(jù)電壓施加切換自己的折射率的至少兩層第一媒質(zhì)；在上述兩層第 一媒質(zhì)之間設(shè)置的具有各向同性的第二媒質(zhì)，且 上述兩個透鏡陣列的焦點面在上述像素面附近的相互不同的位置，該立體影像顯示方法包括同步驅(qū)動單元與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時 同步而控制對上述第一媒質(zhì)的電壓施加，在每個上述顯示定時切換有 效的透鏡陣列的同步驅(qū)動工序；以及顯示控制單元與上述顯示定時同步，通過時分多路復(fù)用在上述要 素圖像顯示部上交替顯示飛出側(cè)/深入側(cè)的上述圖像的顯示控制工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種立體影像顯示裝置和立體影像顯示方法，能用簡單的構(gòu)成提高立體影像的綜合性能。具有與要素圖像顯示部對置地配置、與基材一起構(gòu)成主平面不同的兩個透鏡陣列、并通過根據(jù)電壓施加切換入射光的偏振方向而使某一個透鏡陣列的透鏡效應(yīng)有效的媒質(zhì)，與上述要素圖像顯示部上顯示的圖像的顯示定時同步而控制上述偏振方向，由此在每一上述顯示定時切換有效的透鏡陣列，并且在要素圖像顯示部上交替顯示飛出/深入方向的不同的圖像。
文檔編號H04N13/00GK101547374SQ200910130659
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者平和樹, 最首達(dá)夫, 柏木正子, 高木亞矢子 申請人:株式會社東芝